EP0801825A1 - Kohlebürste - Google Patents

Kohlebürste

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EP0801825A1
EP0801825A1 EP96900555A EP96900555A EP0801825A1 EP 0801825 A1 EP0801825 A1 EP 0801825A1 EP 96900555 A EP96900555 A EP 96900555A EP 96900555 A EP96900555 A EP 96900555A EP 0801825 A1 EP0801825 A1 EP 0801825A1
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carbon brush
collector
brush
brush according
contact surface
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Rainer Bruhn
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ITT Automotive Europe GmbH
Continental Teves AG and Co oHG
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ITT Automotive Europe GmbH
Alfred Teves GmbH
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01R—ELECTRICALLY-CONDUCTIVE CONNECTIONS; STRUCTURAL ASSOCIATIONS OF A PLURALITY OF MUTUALLY-INSULATED ELECTRICAL CONNECTING ELEMENTS; COUPLING DEVICES; CURRENT COLLECTORS
    • H01R39/00—Rotary current collectors, distributors or interrupters
    • H01R39/02—Details for dynamo electric machines
    • H01R39/18—Contacts for co-operation with commutator or slip-ring, e.g. contact brush
    • H01R39/26—Solid sliding contacts, e.g. carbon brush

Definitions

  • the invention relates to a carbon brush for an electrical machine, which has an end face that can be brought into contact with a collector.
  • the contact surface itself is curved according to the cylindrical surface of the collector.
  • the inclination of the contact surface in relation to the lateral surface of the collector is in the order of 6 to 10 degrees, preferably approximately 8 degrees.
  • the inclination to be set depends, among other things. also depends on which electrical currents are to be transmitted through the brush.
  • the inclination can be selected the smaller the higher the electrical currents to be transmitted.
  • Figures la, 1b, 1c show a carbon brush in different views
  • the carbon brush 1 shown consists of an elongated cuboid, which is approximately square in cross section (FIG. 1b) and approximately rectangular in longitudinal section (FIG. 1 a).
  • Such a carbon brush is provided with a strand 2, via which the current is supplied.
  • the brushes are guided in quivers which are arranged on a brush support plate.
  • a cylindrical collector is provided, the contact surface of the collector being arranged on its outer surface.
  • the contact surface 3 of the brush 1 comes into contact with the outer surface / contact surface of the collector 4.
  • the contact surface 3 of the brush 1 is now designed as follows: in the transverse direction, that is to say in the circumferential direction of the collector, the contact surface 3 is curved, as can be seen in FIG. 1c.
  • the curvature essentially corresponds to the radius of the collector 4.
  • the contact surface 3 is inclined to the outer surface of the collector 4.
  • a wedge-shaped gap 5 is thus formed between the lateral surface of the collector 4 and the contact surface 3 of the brush 1.
  • the lower edge 6, that is the edge which lies against the outer surface of the collector 4 is provided with one or more grooves 10, 11, 12 which extend in the transverse direction over the entire width of the contact surface 3.
  • the brush is preferably positioned in the holder so that the lower edge 6 is close to the brush support plate. However, it is also possible to position the brush in such a way that the lower edge is at a distance from the brush support plate.
  • the grooves 10, 11, 12 are acute-angled, that is to say they have a triangular profile in cross section.
  • the bottom groove 10 is open at the bottom, that is to say there is only a bevel opposite the underside 13 of the brush 1.
  • the brushes are made as follows.
  • Blanks are pressed and sintered from a mixture that essentially contains graphite.
  • the layer on the long sides of the brush can also be removed in this way.
  • the end face 3 is then beveled, as described above, the corresponding curvature in the circumferential direction being achieved by the choice of the tool. Then one or more grooves are milled in the transverse direction on the lower edge.
  • the motor can be operated with very little noise.
  • the protruding edges 14, 15 are often ground off during test runs of the engine. That is to say the brush contains, starting from the lower edge, a shape which is adapted to the outer surfaces of the collector.
  • the contact surface 3 should enclose an angle of approximately 6 to 10 degrees to the lateral surface of the collector.

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  • Motor Or Generator Current Collectors (AREA)

Abstract

Es wird eine Kohlebürste für eine elektrische Maschine beschrieben. Bei derartigen Kohlenbürsten müssen zwei Forderungen erfüllt werden. Zum einen soll sie möglichst abriebfest sein, zum anderen sollen beim Betrieb des Motors am Bürsten/Kollektorübergang möglichst wenig Geräusche erzeugt werden. Dazu wird vorgeschlagen, die Stirnfläche (3) der Kohlenbürste (1) anzuschrägen und sie im unteren Bereich mit Querrillen (10, 11, 12) zu versehen.

Description

Kohlebürste
Die Erfindung bezieht sich auf eine Kohlebürste für eine elektrische Maschine, die eine Stirnfläche aufweist, die zur Anlage an einen Kollektor gebracht werden kann.
Derartige Bürsten sind schon vielfach beschrieben worden. Ein Beispiel kann der DE 31 48 996 entnommen werden.
Das Problem, daß bei der Konstruktion derartiger Bürsten beachtet werden muß, besteht darin, daß die Einheit aus Bürste und Kollektor während des Betriebs Geräusche ver¬ ursacht. Die Kontaktfläche der Bürste gleitet an der Ober¬ fläche des Kollektors entlang, wodurch insbesondere durch die lamellenartige Struktur der Oberfläche des Kollektors Schwingungen induziert werden, die letztlich als Luft¬ schall abgegeben und als Geräusch wahrgenommen werden. Es sind schon vielfach Vorschläge gemacht worden, um diese Geräuschbelastung zu reduzieren. Bei jedem neuen Vorschlag ist als Randbedingung zu beachten, daß der Übergangswider¬ stand zwischen Bürste und Kollektor nicht zu klein werden darf. Außerdem soll die Bürste eine ausreichende Abrieb¬ festigkeit aufweisen, darf also nicht zu weich gestaltet werden.
So wurde zum Beispiel schon vorgeschlagen, die Kontakt¬ fläche gegenüber der Achse des Kollektors bzw. gegenüber der Mantelfläche des Kollektors zu neigen. Die Kontakt¬ fläche wird dazu entsprechend angeschrägt. Dabei entsteht aber ein scharfkantiger Übergang zwischen der Kontaktflä¬ che und der unteren Seitenkante der Bürste, so daß zumin¬ dest in der Anfangsphase des Betriebs des Motors die Bür¬ ste lediglich mit einer Kante an dem Kollektor anliegt.
ORIGINAL UNTERLAGEN Bei diesen Bürsten wird im allgemeinen darauf verzichtet, die beim Pressen der Graphitmischung entstehende harte Oberfläche zu entfernen. In diesem Fall ist die erzielbare Geräuschreduzierung nur gering. Wird die Oberflächenhaut der Bürste nach dem Pressen entfernt, besteht die Gefahr, daß die Kante abbricht.
Es ist weiterhin bekannt, die Kontaktfläche der Bürste über die gesamte Fläche mit Längsrillen zu versehen, die sich in Querrichtung, das heißt in Umfangsrichtung des Kollektors erstrecken. Diese Maßnahme führt aber nur zu einer geringen Abnahme des Geräuschpegels.
Es wird daher gemäß der Erfindung vorgeschlagen, die Kon¬ taktfläche in Bezug auf die Axialrichtung des Kollektors zu neigen und lediglich im unteren Bereich mit einer oder mehreren Rillen in Querrichtung zu versehen, die in die Oberfläche eingefräst werden, dabei wird gleichzeitig die harte Oberflächenhaut entfernt.
Es hat sich herausgestellt, daß zwei oder drei Rillen aus¬ reichend sind, wobei die unterste Rille nach unten hin offen sein kann. Die Kontaktfläche selbst ist gemäß der zylindrischen Oberfläche des Kollektors gekrümmt. Die Nei¬ gung der Kontaktfläche gegenüber der Mantelfläche des Kol¬ lektors liegt in der Größenordnung von 6 bis 10 Grad, vor¬ zugsweise bei ca. 8 Grad. Die einzustellende Neigung hängt u.a. auch davon ab, welche elektrischen Ströme durch die Bürste übertragen werden sollen.
Die Neigung kann umso kleiner gewählt werden, je höher die elektrischen Ströme sind, die zu übertragen sind.
Die Erfindung wird im folgenden anhand von 4 Figuren näher erläutert.
Die Figuren la,1b,1c zeigen eine Kohlebürste in verschiedenen Ansichten,
die Figur 2 einen Ausschnitt aus der Figur la.
Die dargestellt Kohlebürste 1 besteht aus einem länglichen Quader, der im Querschnitt (Figur lb) in etwa quadratisch und im Längsschnitt (Figur la) in etwa rechteckig ist.
Eine derartige Kohlebürste ist mit eine Litze 2 versehen, über die die Stromzuführung erfolgt. Die Bürsten werden in Köchern geführt, die auf eine Bürstentrageplatte angeord¬ net sind.
Eine Stirnfläche der Bürste, die Kontaktfläche 3, gelangt nach dem Zusammenbau eines Motors an die Mantelfläche ei¬ nes Kollektors 4.
Im Ausführungsbeispiel ist ein zylinderförmiger Kollektor vorgesehen, wobei die Kontaktfläche des Kollektors auf seiner Mantelfläche angeordnet ist. Die Kontaktfläche 3 der Bürste 1 gelangt zur Anlage an die Mantelfläche/Kontaktfläche des Kollektors 4.
Die Kontaktfläche 3 der Bürste 1 ist nun wie folgt gestal¬ tet: In Querrichtung, das heißt in Umfangsrichtung des Kollektors ist die Kontaktfläche 3, wie in Figur lc zu erkennen, gekrümmt. Die Krümmung entspricht dabei im we¬ sentlichen dem Radius des Kollektors 4.
In Axialrichtung ist die Kontaktfläche 3 zur Mantelfläche des Kollektors 4 geneigt. Zwischen der Mantelfläche des Kollektors 4 und der Kontaktfläche 3 der Bürste 1 ist da¬ mit ein keilförmiger Spalt 5 ausgebildet. Die untere Kante 6, das ist die Kante, die an der Mantelfläche des Kollek¬ tors 4 anliegt, ist mit ein oder mehreren Rillen 10,11,12 versehen, die sich in Querrichtung über die gesamte Breite der Kontaktfläche 3 erstrecken. Die Bürste wird vorzugsweise so im Köcher positioniert, daß die untere Kante 6 nahe der Bürstentrageplatte ist. Es ist allerdings auch möglich die Bürste so zu positionie¬ ren, daß die untere Kante einen Abstand zur Bürstentra¬ geplatte aufweist.
Wie aus der Figur 2 zu erkennen ist, sind die Rillen 10,11,12 spitzwinklig, das heißt sie weisen im Querschnitt ein dreieckförmiges Profil auf. Dabei ist die unterste Rille 10, nach unten offen, das heißt es erfolgte ledig¬ lich eine Abschrägung gegenüber der Unterseite 13 der Bür¬ ste 1.
Die Bürsten werden wie folgt hergestellt.
Aus einer Mischung, die im wesentlichen Graphit enthält, werden Rohlinge gepreßt und gesintert. Dabei steht an der Oberfläche der Bürsten eine harte Schicht, die zumindest im Bereich der Stirnfläche 3 abgeschmirgelt bzw. abgefräst werden muß. Auch die Schicht an den Längsseiten der Bürste kann auf diese Weise entfernt werden.
Sodann wird die Stirnfläche 3, wie oben beschrieben, ange¬ schrägt, wobei durch die Wahl des Werkzeuges eine entspre¬ chende Krümmung in Umfangsrichtung erzielt wird. Sodann werden an der unteren Kante eine oder mehrere Rillen in Querrichtung eingefräst.
Mit einer derartigen Kohlenbürste kann der Motor sehr ge¬ räuscharm betrieben werden. Die vorstehenden Kanten 14,15 werden häufig schon bei Probeläufen des Motors abgeschlif¬ fen. Das heißt die Bürste enthält von der unteren Kante beginnend nach und nach eine der Außenflächen des Kollek¬ tors angepaßte Form.
Es hat sich herausgestellt, daß auf diese Weise der Motor sehr geräuscharm arbeitet. Ergänzend sei ausgeführt, daß die Kontaktfläche 3 etwa einen Winkel von 6 bis 10 Grad zur Mantelfläche des Kol¬ lektors einschließen soll.

Claims

Patentansprüche
1. Kohlebürste (1) für eine elektrische Maschine mit einer Stirnfläche (3), die zur Anlage an einen Kol¬ lektor (4) gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die Stirnfläche (3) in Bezug auf die Axialrichtung des Kollektors (4) geneigt ist und der untere Bereich mit einer oder mehreren Rillen (10,11,12) in Quer¬ richtung (Tangentialrichtung) versehen ist.
2. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß zwei oder drei Rillen (10,11,12) vorgesehen sind.
3. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Kontaktfläche (3) entsprechend dem Radius des Kollektors (4) gekrümmt ist.
4. Kohlebürste nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekenn¬ zeichnet, daß die Rillen (10,11,12) im Schnitt im we¬ sentlichen dreieckförmig sind.
5. Kohlebürste nach Anspruch 1, 2 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß die unterste Rille (10) nach un¬ ten hin offen ist.
6. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung der Kontaktfläche (3) gegenüber dem Kollektor (4) etwa 6 bis 10 Grad beträgt.
7. Kohlebürste nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Neigung vorzugsweise 8 Grad beträgt.
8. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die untere Kante (6) der Kontaktfläche (3), nahe einer Bürstentrageplatte angeordnet ist, auf der Kö¬ cher angeordnet sind, in der die Bürste (1) geführt ist.
9. Kohlebürste nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß nur der untere Bereich mit Rillen (10,11,12) ver¬ sehen ist.
10. Kohlebürste nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberflächenhaut, die beim Pressen der Bürst entsteht, entfernt ist.
EP96900555A 1995-01-03 1996-01-02 Kohlebürste Revoked EP0801825B1 (de)

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